【科威】智能伺服在三伺服枕式包装机上的应用

1、机器介绍

1.1项目概述

图一   三伺服枕式包装机

枕式包装机是一种卧式三面或四面封口，能自动完成制袋、封口、切断、成品等工序的包装设备，广泛应用在食品、日用化工、医药等行业自动化生产线的流水包装上，适应的包装物一般为块状、筒状规则物品，如：饼干、蛋糕、面条、化妆品、纸巾等。

传统的枕式包装机机横封刀的运动曲线是有机械凸轮来实现的，安装复杂，运行噪音大，调整麻烦，效率低。

新型三伺服包装机是集光电检测技术、运动控制技术、伺服驱动控制技术为一体的高技术、高智能化的产品；在能够充分满足正常包装要求和精度要求的前提下，增加了物料错位防切功能、横切力矩防护功能、空槽检测功能、电子凸轮功能；极大提高机器的工作效率、降低原材料的浪费。尤其是电子凸轮功能，可以根据包装产品的不同，直接进行数字化调节，让机台具备柔性化生产的能力；同时极大降低机台的制作难度、调试难度，降低机械磨损，提高机器工作精度和寿命。

1.2 工艺示意图

图二   三伺服枕式包装机工艺示意图

2、系统组成

3、工艺指标

3.1 速度及长度

长度：40mm~无限长

速度：80~200bag/min（正常长度）

3.2 精度

精度：±0.5mm

4、系统特殊工艺及其实现

4.1 空包检测（空槽检测）

在包装机的应用中，通过空槽检测传感器检测拨叉是否缺料，如果有空料拨叉且运行到成型器位置时，横封刀轴与送膜轴会停止运动，送料轴继续运动，将空料拨叉让过去，而后待有物料的拨叉要进入包装膜成型器位置时，包装机的三轴匹配继续之前的包装运动，此功能能够实现包装机包装出来的成品无空包。对于一些空包较多的包装场合，可以大幅减少包装膜的浪费，同时也可避免成品包装中对空包的剔除过程。

如图所示的空槽检测功能中，检测传感器与成型器相距2~3个拨叉距离的位置上，其目的是在高速包装时如果检测到空包可以实现提前稳定降速停车，以克服伺服电机相应不及时的情况。

对于高速包装过程，同时其包装过程中空包较少的情况，可以不起用此功能；因为高速运行过程中在较短的时间内完成停车，需要伺服具备更大的加速度；所以对于特定的机器，其伺服选定后，其加速度时有限定的，当整体包装速度过快时，要实现快速准确停车会存在难度。

图三   空槽检测功能

4.2 错位防切

错位防切功能可以有效避免物料切坏，从而污损机台，导致需要大量的时间来清理时间；有效提高机器的工作效率。

错位防切功能是采用防切检测传感器，在物料进入横封切刀前2~3个物料的位置进行检测，当物料发生错位时，系统通过光电检测判断到按照当前的匹配状态进行运行，则切刀将会切到物料，则当此物料进入切刀的时候，切刀提前停止在启动位，待错位物料越过横封切刀后，在按正常的包装运动匹配过程，启动横封切刀运行；从而避免切到物料。

图四   错位防切示意图

4.3 力矩防切

对切刀伺服进行力矩限定，但力矩达到限幅时，系统进行反应：

三轴急停。

切刀返回。

切刀返回启动点后，系统继续运行。

连续多次出现力矩超限，系统停止。

也可根据设定，三轴紧急停止后，切刀不返回；或者切刀快速返回后，系统不继续运行；保持待机状态，等待外部指令干预。

4.4 不定长封包

系统通过光电自动检测被包装材料的长度，对来料不均匀的物料自动进行包装，缺料时自动停止拉膜等待，节省包装膜；可自由设置被包装物料的间隔，控制包装袋长度=包装物长度+包装间隙。

目前此种用法主要应用于时令蔬菜、各类建材等的包装上。

4.5 理料模式定长封包

物料排列比较密集时，系统可以自动拉开；实现理料功能。若包装膜带色标，还可实现色标追踪。

4.6 定长与不定长模式的剪切式封包

控制三轴的运行时序，实现自动测量物料长度，准确拉开物料间距，准确控制封包位置。

5、总结

5.1 特点

1、系统利用科威智能伺服内置PLC功能+运动控制功能，采用伺服直接控制伺服的控制模式。

2、智能伺服内部，控制参数与伺服运动参数运行在同一cpu中，可实现快速无时延控制，大大提高系统的动态响应，提高系统的控制精度。

3、科威智能伺服内置电子凸轮、电子齿轮功能，实现三轴伺服的精确同步控制。

5.2 优势

1、系统采用智能伺服作为主控制器，无需另外配置PLC（运动控制器），系统更加简洁高效。

2、系统集成目前常见的系统控制模式。兼容上拉膜、下拉膜；可实现定长（色标）包装，也可实现不定长物料包装；适应来料均匀的拨叉式送料，也适应传动带的不均匀来料；可用轮切模式，也可用剪切模式。

3、系统可以自由扩充，可以通过智能伺服的级联，简单解决包装机的前段理料功能、包装过程的加料器功能及包装后续处理。